WO2021069459A1 - Kontaktieranordnung für ein elektronisches bauteil und verfahren zur herstellung eines elektronischen bauteils - Google Patents

Kontaktieranordnung für ein elektronisches bauteil und verfahren zur herstellung eines elektronischen bauteils Download PDF

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WO2021069459A1
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connection surface
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Detlev Bagung
Christian Lammel
Jürgen Luttner
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Vitesco Technologies GmbH
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    • H01R4/02—Soldered or welded connections
    • H01R4/029—Welded connections

Definitions

  • the present invention relates to a contacting arrangement for an electronic component. It also relates to a method for producing an electronic component.
  • bonding tapes are sometimes used which, compared to bonding wires, have a particularly high current-carrying capacity. Bonding tapes are also frequently used for contacting wiring substrates with one another, for example from PCB to PCB or between leadframes. Such bonding tapes have an approximately rectangular cross section and, moreover, a width which clearly exceeds the thickness of the bonding tape. Such bonding strips can be connected to contact connection areas of a wiring substrate, for example a PCB, for example by means of laser welding.
  • the contact connection areas on the substrate which are typically made of copper, must be relatively thick in order to absorb the required process energy and to prevent previous damage to the wiring substrate. However, thicker copper layers of the wiring substrate increase the overall cost of the wiring substrate. In addition, with thick copper layers, greater distances must be provided on the circuit board, so that the implementation of certain layouts on the circuit board is made more difficult.
  • a contacting arrangement for an electronic component which has at least one bonding tape for connection to a contact connection area of a wiring substrate. Furthermore, the contacting arrangement has a wiring substrate with an upper side and a lower side, a contact connection area for contacting the bonding tape being provided at least on the upper side of the wiring substrate, the contact connection area being arranged on at least one metal-filled recess in the volume of the wiring substrate.
  • the contacting arrangement has the advantage that the at least one metal-filled recess below the contact connection surfaces increases the metal thickness that absorbs the welding energy only locally and therefore particularly efficiently. As a result, sufficient metal, in particular copper, is available below the contact connection area in order to absorb the process energy, although the conductor track thickness of the wiring substrate does not have to be increased. Such a contacting arrangement thus enables the use of the process energy required for ribbon bonding and, in addition, can be produced inexpensively because of the only locally increased amount of metal.
  • a bond tape is understood to mean, in particular, a metal tape which is provided for - in particular a cohesive connection - with the contact connection surface and whose width is at least 4 times as large, for example at least 8 times as large as its height.
  • the width is, in the assembled state of the contacting arrangement, the dimension parallel to Contact connection surface and perpendicular to the main direction of extent of the bond tape in its stretched state, the height the direction along the surface normal of the contacting arrangement.
  • the recess tapers, in particular in the direction away from the contact connection surface.
  • the recess is typically conical in longitudinal section, with its largest diameter being formed directly below the contact connection surface.
  • the term “conical” also includes recesses with a truncated cone-shaped longitudinal section.
  • a longitudinal section is understood to mean a section through the recess perpendicular to the top of the wiring substrate.
  • the fact that the largest diameter of the recess is formed directly below the contact connection area means that the tip of the cone or truncated cone formed by the recess points away from the top of the wiring substrate in the direction of an underside of the substrate.
  • Such a geometry of the recess is due to laser drilling as a manufacturing method of the recess. As has been found, laser drilling is a particularly efficient option for producing such recesses. However, laser-drilled recesses can also have geometries that differ from the (typical) conical shape and, under certain circumstances, can be cylindrical or almost spherical.
  • the wiring substrate is multilayered and below the contact connection area a plurality of metal-filled recesses arranged one above the other are arranged in the volume of the wiring substrate in such a way that they are connected to one another.
  • Such a wiring substrate is produced by building up several layers step-by-step and enables, on the one hand, the implementation of more complicated rewiring in several layers, and on the other hand, the Production of relatively thick metal fillings in order to absorb high process energies.
  • a plurality of metal-filled recesses arranged next to one another are arranged in the volume of the wiring substrate below the contact connection surface in such a way that they are connected to one another.
  • the metal filling of the at least one recess has, in particular, copper or consists of copper.
  • a top side of the metal-filled recess is formed flush with the top side of the wiring substrate surrounding it.
  • the contacting arrangement has a metallic layer which contains the contact connection area and covers at least the top of the metal-filled recess.
  • the metallic layer with the contact connection surface is applied as a separate layer on the top side of the wiring substrate and is thus provided as a separate layer on the metal-filled recess.
  • the bonding tape is connected to the at least one contact connection area by means of a laser welded connection. Laser welding is usually used as a connection technique for ribbon bonding.
  • the metal-filled recess can expediently be covered on its side opposite the contact connection surface by an electrically insulating layer which, in a further development, is formed by a carrier material of the wiring substrate.
  • the underside of the wiring substrate is formed by an electrically insulating layer, that is to say a completely closed electrically insulating layer.
  • Such an embodiment is particularly advantageous in the case of power semiconductor components when a metallic heat sink for dissipating heat is to be attached to the underside of the wiring substrate.
  • the metallic recesses do not completely penetrate the wiring substrate.
  • a semiconductor component with the described contacting arrangement is specified, with a semiconductor component having at least one contact connection area, which is connected to a contact connection area of the wiring substrate by means of at least one bonding tape, on the upper side of the wiring substrate.
  • the semiconductor component can in particular be a power semiconductor component and the wiring substrate is, for example, a circuit board, in particular a printed circuit board (PCB), for example a multilayer circuit board.
  • the semiconductor component can be a circuit board arrangement.
  • an electronic component is specified comprising the wiring substrate and at least one further wiring substrate, wherein a contact connection area of the further wiring substrate is connected to a contact connection area of the wiring substrate by means of the at least one bonding tape.
  • a method for producing an electronic component comprises providing a wiring substrate with an upper side and a lower side, the wiring substrate having a matrix made of an electrically insulating material and conductor track structures embedded therein. Furthermore, the method includes the making of recesses in the wiring substrate by means of laser drilling from the top and the introduction of a metal filling into the recesses.
  • the method comprises the application of contact connection areas to the upper sides of the metal fillings and the connection of contact connection areas of a semiconductor component or a further wiring substrate to the contact connection areas of the wiring substrate by means of a bonding tape.
  • the method has the advantages already described in connection with the contacting arrangement.
  • the steps of providing the wiring substrate, making recesses in the wiring substrate by means of laser drilling from the top and introducing a metal filling into the recesses are carried out several times in succession to form a multilayer wiring substrate.
  • the at least one semiconductor component can be placed on the topmost layer.
  • the contact pads are also applied to the top layer.
  • the recesses are made in particular by means of laser drilling or mechanical drilling.
  • Contact connection areas of the semiconductor component are connected to the contact connection areas of the wiring substrate by means of the bonding tape, in particular by means of laser welding.
  • FIG. 1 shows a sectional illustration of a contacting arrangement according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a plan view of the contacting arrangement according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a sectional view of a contacting arrangement according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a sectional view of a contacting arrangement according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 5 shows a sectional view of a contacting arrangement according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 6 shows a sectional view of a contacting arrangement according to a fifth embodiment of the invention.
  • Figures 7-11 show steps of a method for making a
  • FIG. 1 shows a contacting arrangement for a semiconductor component, in particular, but not only, for one power semiconductor component and / or for at least two Electronic component comprising interconnected wiring substrates.
  • the contacting arrangement 1 comprises a wiring substrate 2 with an upper side 4 and an underside 6 opposite the upper side 4.
  • At least one contact connection area 8 is arranged on the upper side 4 of the wiring substrate 2 and is electrically contacted by means of at least one bonding tape 20.
  • the contact connection area 8 is arranged on a metal-filled recess 10 which is formed in the wiring substrate 20.
  • the metal-filled recess 10 has a conical shape, the tip 12 of the cone being directed away from the upper side 4 in the direction of the lower side 6, so that the base area of the cone forms part of the upper side 4 of the wiring substrate 2.
  • the contact connection area 8 is formed on this base area.
  • FIG. 2 shows a plan view of the contacting arrangement 1 according to FIG. 1.
  • the bonding strips 20, two of which are shown bonded next to one another on the contact connection surface 8 in this view have a relatively large width bi, b2.
  • the widths bi, b2 are in particular several times greater than a thickness d of the bonding strips 20.
  • the contact connection surface 8 has a rectangular shape.
  • several recesses 10 are arranged next to one another below the contact connection surface 8. In this way, the heat can be absorbed during the bonding of several bonding tapes bonded next to one another, of which three or more can also be provided.
  • Figure 3 shows a contacting arrangement 1 according to a second embodiment. This differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that at least one electrically conductive layer 14 is provided in the wiring substrate 2. In the embodiment shown lies on the underside 6 of the Wiring substrate 2 does not expose the electrically conductive layer 14, but an electrically insulating material.
  • the metal-filled recess 10 extends to the electrically conductive layer 14 and makes contact with it.
  • the electrically conductive layer 14 is also used to dissipate and spread heat.
  • FIG. 4 shows a contacting arrangement 1 according to a third embodiment. This differs from the second embodiment shown in FIG. 3 in that the wiring substrate 2 has a plurality of wiring layers 16.
  • metal-filled recesses 10 are arranged in each wiring layer 16 in such a way that they are stacked below the contact connection surfaces 8. In this way, heat can be absorbed by the contact connection surface 8 and dissipated and distributed over several layers.
  • FIG. 5 shows a fourth embodiment of the contacting arrangement 1, which differs from that shown in FIG. 4 in that the metal-filled recesses 18 are not conical, but rather cylindrical. Such geometries of metal-filled recesses 18 can be produced in particular by mechanical drilling.
  • Figure 6 shows a contacting arrangement 1 according to a fifth embodiment of the invention.
  • the wiring substrate 2 is formed from a plurality of layers 16, 16 ′, each of which has different metal-filled recesses 10, 18.
  • the metal-filled recesses 10, 18 can serve both for electrical contacting and for dissipating heat.
  • metal-filled recesses 10 are exposed on one on the underside 6 of the wiring substrate 2. Under certain circumstances, this can be problematic if the wiring substrate 2 is to be applied directly to a heat sink without electrically contacting it. In this case, an insulating layer can be introduced between the wiring substrate 2 and the heat sink.
  • Deeper recesses 10, 18 in FIGS. 4 to 6 can be filled with a metal, as shown, but they can also be unfilled.
  • FIGS. 7-11 show steps of a method for producing a wiring substrate 2 for a contact-making arrangement 1.
  • FIG. 7 shows a wiring substrate 2 with an upper side 4 and an underside 6 opposite this, with a recess 22 being introduced into the wiring substrate from the upper side 4.
  • the recess 22 is made by means of laser drilling, which is symbolized by the arrow 24.
  • the laser drilling method typically, but not necessarily, results in a conical or frustoconical geometry of the recess 22.
  • FIG. 8 shows the wiring substrate 2 after a metal filling has been introduced into the recess 22 to form a metal-filled recess 10.
  • FIG. 9 shows the wiring substrate 2 after a further layer 2 Sieg has been applied to the top 4 of the wiring substrate 2.
  • FIG. 10 shows the making of a recess 22 in the further layer 2 'from the top 4' by means of laser drilling.
  • an inner contact connection surface 80 a so-called inner layer pad, is also shown in dashed lines.
  • Such inner contact connection areas 80 can likewise be integrated into the wiring substrate 2.
  • FIG. 11 shows the wiring substrate 2, 2 ′ after a metallic contact connection surface 8 has been applied to the metal-filled recesses 10 ′, 10.

Abstract

Kontaktieranordnung (1) für ein elektronisches Bauteil, aufweisend - zumindest ein Bondband (20) zur Verbindung mit einer Kontaktanschlussfläche (8) eines Verdrahtungssubstrats (2) und - ein Verdrahtungssubstrat (2) mit einer Oberseite (4) und einer Unterseite (6), wobei zumindest auf der Oberseite (4) des Verdrahtungssubstrats (2) zumindest eine Kontaktanschlussfläche (8) zur Kontaktierung mit dem Bondband (20) vorgesehen ist, wobei die Kontaktanschlussfläche (8) auf zumindest einer metallgefüllten Ausnehmung (10) im Volumen des Verdrahtungssubstrats (2) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Kontaktieranordnung für ein elektronisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktieranordnung für ein elektronisches Bauteil. Sie betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils.
Aus der US 2012/0133052 A1 , der US 7,164,572 B1 , der EP 1 560 267 A1 und der US 2017/0221814 A1 sind Verfahren zum elektrischen Kontaktieren mehrlagiger Substrate bekannt.
Zur Kontaktierung von Halbleiterbauelementen eines Halbleiterbauteils, insbesondere von Leistungshalbleiterbauelementen, werden teilweise Bondbänder verwendet, die im Vergleich zu Bonddrähten eine besonders hohe Stromtragfähigkeit aufweisen. Auch für die Kontaktierung von Verdrahtungssubstraten untereinander, beispielsweise von PCB zu PCB oder zwischen Leadframes werden häufig Bondbänder verwendet. Derartige Bondbänder weisen einen annähernd rechteckigen Querschnitt auf und zudem eine Breite, die die Dicke des Bondbandes deutlich übersteigt. Derartige Bondbänder können beispielsweise mittels Laserschweißen mit Kontaktanschlussflächen eines Verdrahtungssubstrats, beispielsweise eines PCB, verbunden werden. Die typischerweise aus Kupfer ausgebildeten Kontaktanschlussflächen auf dem Substrat müssen dabei verhältnismäßig dick sein, um die erforderliche Prozessenergie aufzunehmen und Vorschädigungen des Verdrahtungssubstrats zu verhindern. Allerdings erhöhen dickere Kupferschichten des Verdrahtungssubstrats insgesamt die Kosten für das Verdrahtungssubstrat. Darüber hinaus müssen bei dicken Kupferschichten größere Abstände auf der Leiterplatte vorgesehen werden, sodass die Umsetzung bestimmter Layouts auf der Leiterplatte erschwert wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontaktieranordnung für ein elektronisches Bauteil anzugeben, die die Kontaktierung einer Kontaktanschlussfläche eines Verdrahtungssubstrats mit einem Bondband auf besonders einfache und kostengünstige Weise ermöglicht. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils mit einer derartigen Kontaktieranordnung angegeben werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Kontaktieranordnung für ein elektronisches Bauteil angegeben, die zumindest ein Bondband zur Verbindung mit einer Kontaktanschlussfläche eines Verdrahtungssubstrats aufweist. Ferner weist die Kontaktieranordnung ein Verdrahtungssubstrat mit einer Oberseite und einer Unterseite auf, wobei zumindest auf der Oberseite des Verdrahtungssubstrats eine Kontaktanschlussfläche zur Kontaktierung mit dem Bondband vorgesehen ist, wobei die Kontaktanschlussfläche auf zumindest einer metallgefüllten Ausnehmung im Volumen des Verdrahtungssubstrats angeordnet ist.
Die Kontaktieranordnung hat den Vorteil, dass die zumindest eine metallgefüllte Ausnehmung unterhalb der Kontaktanschlussflächen lediglich lokal und damit besonders effizient die die Schweißenergie aufnehmende Metalldicke erhöht. Dadurch steht unterhalb der Kontaktanschlussfläche ausreichend Metall, insbesondere Kupfer, zur Verfügung, um die Prozessenergie aufzunehmen, wobei jedoch im Übrigen die Leiterbahndicke des Verdrahtungssubstrats nicht verstärkt werden muss. Eine derartige Kontaktieranordnung ermöglicht somit den Einsatz der für das Ribbonbonding benötigten Prozessenergie und ist darüber hinaus wegen der lediglich lokal erhöhten Metallmenge kostengünstig herstellbar.
Unter einem Bondband wird im vorliegenden Zusammenhang insbesondere ein Metallband verstanden, das zur - insbesondere stoffschlüssigen - Verbindung mit der Kontaktanschlussfläche vorgesehen ist und dessen Breite mindestens 4 mal so groß ist, beispielsweise mindestens 8 mal so groß ist, wie seine Höhe. Die Breite ist dabei, im montierten Zustand der Kontaktieranordnung, die Abmessung parallel zur Kontaktanschlussfläche und senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Bondbands in seinem gestreckten Zustand, die Höhe die Richtung entlang der Flächennormalen der Kontaktieranordnung.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verjüngt sich die Ausnehmung, insbesondere in Richtung von der Kontaktanschlussfläche weg. Beispielsweise ist die Ausnehmung im Längsschnitt typischerweise kegelförmig ausgebildet, wobei ihr größter Durchmesser unmittelbar unterhalb der Kontaktanschlussfläche ausgebildet ist. Der Begriff "kegelförmig" umfasst dabei auch Ausnehmungen mit kegelstumpf-förmigem Längsschnitt.
Dabei wird unter einem Längsschnitt ein Schnitt durch die Ausnehmung senkrecht zur Oberseite des Verdrahtungssubstrats verstanden. Dass der größte Durchmesser der Ausnehmung unmittelbar unterhalb der Kontaktanschlussfläche ausgebildet ist, bedeutet, dass die Spitze des durch die Ausnehmung gebildeten Kegels bzw. Kegelstumpfs von der Oberseite des Verdrahtungssubstrats weg in Richtung einer Unterseite des Substrats zeigt.
Eine derartige Geometrie der Ausnehmung ist durch Laserbohren als Herstellungsverfahren der Ausnehmung bedingt. Wie sich herausgestellt hat, ist Laserbohren eine besonders effiziente Möglichkeit zur Herstellung derartiger Ausnehmungen. Auch lasergebohrte Ausnehmungen können jedoch von der (typischen) Kegelform abweichende Geometrien aufweisen und unter Umständen zylindrisch oder nahezu kugelförmig sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Verdrahtungssubstrat mehrschichtig ausgebildet und unterhalb der Kontaktanschlussfläche ist eine Mehrzahl übereinander angeordneter, metallgefüllter Ausnehmungen im Volumen des Verdrahtungssubstrats derart angeordnet, dass sie miteinander verbunden sind.
Ein derartiges Verdrahtungssubstrat wird durch schrittweisen Aufbau mehrerer Schichten hergestellt und ermöglicht einerseits die Realisierung auch komplizierterer Umverdrahtungen in mehreren Schichten, andererseits die Herstellung verhältnismäßig dicker Metallfüllungen, um hohe Prozessenergien aufzunehmen.
Gemäß einer Ausführungsform ist unterhalb der Kontaktanschlussfläche eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter, metallgefüllter Ausnehmungen im Volumen des Verdrahtungssubstrats derart angeordnet, dass sie miteinander verbunden sind.
Bei einer derartigen Kontaktieranordnung werden verhältnismäßig breite, d.h. nicht nur kreisförmige, sondern auch verbreiterte Kontaktanschlussflächen zur Verfügung gestellt, was insbesondere für das Bandbonden vorteilhaft ist. Bei den Kontaktanschlussflächen können über die gesamte Breite meta II gefüllte Ausnehmungen unterhalb der Kontaktanschlussfläche zur Aufnahme der Prozessenergie vorgesehen sein. Die Anzahl nebeneinander angeordneter, metallgefüllter Ausnehmungen ist dabei abhängig von der Breite der Kontaktanschlussfläche, die wiederum von der Breite des verwendeten Bondbandes abhängig ist.
Die Metallfüllung der zumindest einen Ausnehmung weist insbesondere Kupfer auf oder besteht aus Kupfer.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Oberseite der metallgefüllten Ausnehmung bündig mit der sie umgebenden Oberseite des Verdrahtungssubstrats ausgebildet.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Kontaktieranordnung eine metallische Schicht auf, welche die Kontaktanschlussfläche enthält und zumindest die Oberseite der metallgefüllten Ausnehmung bedeckt. Bei dieser Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die metallische Schicht mit der Kontaktanschlussfläche als separate Schicht auf der Oberseite des Verdrahtungssubstrats aufgebracht ist und somit als separate Schicht auf der metallgefüllten Ausnehmung vorgesehen ist. Gemäß einer Ausführungsform ist das Bondband mit der zumindest einen Kontaktanschlussfläche mittels einer Laserschweißverbindung verbunden. Laserschweißen wird üblicherweise als Verbindungstechnik beim Ribbonbonding (Bandbonden) eingesetzt.
Die metallgefüllte Ausnehmung kann zweckmäßig auf ihrer der Kontaktanschlussfläche gegenüberliegenden Seite von einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckt sein, die bei einer Weiterbildung von einem Trägermaterial des Verdrahtungssubstrats gebildet ist. Gemäß einer Ausführungsform ist die Unterseite des Verdrahtungssubstrats durch eine elektrisch isolierende Schicht, das heißt eine vollständig geschlossene elektrisch isolierende Schicht, gebildet.
Eine derartige Ausführungsform ist insbesondere bei Leistungshalbleiterbauteilen vorteilhaft, wenn auf der Unterseite des Verdrahtungssubstrats ein metallischer Kühlkörper zur Abfuhr von Wärme angebracht werden soll. Bei dieser Ausführungsform durchdringen die metallischen Ausnehmungen das Verdrahtungssubstrat nicht vollständig.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Halbleiterbauteil mit der beschriebenen Kontaktieranordnung angegeben, wobei auf der Oberseite des Verdrahtungssubstrats ein Halbleiterbauelement angeordnet ist mit zumindest einer Kontaktanschlussfläche, die mittels zumindest eines Bondbandes mit einer Kontaktanschlussfläche des Verdrahtungssubstrats verbunden ist.
Bei dem Halbleiterbauelement kann es sich insbesondere um ein Leistungshalbleiterbauelement handeln bei dem Verdrahtungssubstrat handelt es sich beispielsweise um eine Leiterplatte, insbesondere eine gedruckte Leiterplatte (PCB, printed Circuit board), beispielsweise um eine mehrlagige Leiterplatte. In diesen Fällen kann es sich bei dem Halbleiterbauteil um eine Leiterplattenanordnung handeln. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein elektronisches Bauteil angegeben umfassend das Verdrahtungssubstrat und zumindest ein weiteres Verdrahtungssubstrat, wobei eine Kontaktanschlussfläche des weiteren Verdrahtungssubstrats mittels des zumindest einen Bondbandes mit einer Kontaktanschlussfläche des Verdrahtungssubstrats verbunden ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils angegeben, das das Bereitstellen eines Verdrahtungssubstrats mit einer Oberseite und einer Unterseite umfasst, wobei das Verdrahtungssubstrat eine Matrix aus einem elektrisch isolierenden Material sowie darin eingebettete Leiterbahnstrukturen aufweist. Ferner weist das Verfahren das Einbringen von Ausnehmungen in das Verdrahtungssubstrat mittels Laserbohren von der Oberseite aus auf sowie das Einbringen einer Metallfüllung in die Ausnehmungen.
Ferner umfasst das Verfahren das Aufbringen von Kontaktanschlussflächen auf die Oberseiten der Metallfüllungen sowie das Verbinden von Kontaktanschlussflächen eines Halbleiterbauelements oder eines weiteren Verdrahtungssubstrats mit den Kontaktanschlussflächen des Verdrahtungssubstrats mittels eines Bondbandes.
Das Verfahren weist die im Zusammenhang mit der Kontaktieranordnung bereits beschriebenen Vorteile auf.
Gemäß einer Ausführungsform werden die Schritte des Bereitstellens des Verdrahtungssubstrats, des Einbringens von Ausnehmungen in das Verdrahtungssubstrat mittels Laserbohren von der Oberseite aus sowie des Einbringens einer Metallfüllung in die Ausnehmungen mehrfach nacheinander durchgeführt zur Bildung eines mehrlagigen Verdrahtungssubstrats.
Nachdem auf diese Weise ein mehrlagiges Verdrahtungssubstrat ausgebildet wurde, kann das zumindest eine Halbleiterbauelement auf die oberste Lage aufgesetzt werden. Die Kontaktanschlussflächen werden ebenfalls auf die oberste Lage aufgebracht. Das Einbringen der Ausnehmungen erfolgt insbesondere mittels Laserbohren oder mechanischen Bohrens.
Das Verbinden von Kontaktanschlussflächen des Halbleiterbauelements mittels des Bondbandes mit den Kontaktanschlussflächen des Verdrahtungssubstrats erfolgt insbesondere mittels Laserschweißens.
Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielhaft beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Kontaktieranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Kontaktieranordnung gemäß Figur 1 ;
Figur 3 zeigt eine Schnittansicht einer Kontaktieranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Figur 4 zeigt eine Schnittansicht einer Kontaktieranordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
Figur 5 zeigt eine Schnittansicht einer Kontaktieranordnung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
Figur 6 zeigt eine Schnittansicht einer Kontaktieranordnung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung und
Figuren 7-11 zeigen Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer
Kontaktieranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Figur 1 zeigt eine Kontaktieranordnung für ein Halbleiterbauteil, insbesondere, jedoch nicht nur, für ein Leistungshalbleiterbauteil, und/oder für ein zumindest zwei miteinander verbundene Verdrahtungssubstrate umfassendes elektronisches Bauteil. Die Kontaktieranordnung 1 umfasst ein Verdrahtungssubstrat 2 mit einer Oberseite 4 und einer der Oberseite 4 gegenüberliegenden Unterseite 6. Auf der Oberseite 4 des Verdrahtungssubstrats 2 ist zumindest eine Kontaktanschlussfläche 8 angeordnet, die mittels zumindest eines Bondbandes 20 elektrisch kontaktiert ist.
Die Kontaktanschlussfläche 8 ist auf einer metallgefüllten Ausnehmung 10 angeordnet, die im Verdrahtungssubstrat 20 ausgebildet ist. Die metallgefüllte Ausnehmung 10 hat in der in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsform eine Kegelform, wobei die Spitze 12 des Kegels von der Oberseite 4 weg in Richtung der Unterseite 6 gerichtet ist, sodass die Grundfläche des Kegels einen Teil der Oberseite 4 des Verdrahtungssubstrats 2 ausbildet. Auf dieser Grundfläche ist die Kontaktanschlussfläche 8 ausgebildet.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Kontaktieranordnung 1 gemäß Figur 1 . In dieser Ansicht ist erkennbar, dass die Bondbänder 20, von denen in dieser Ansicht zwei nebeneinander auf die Kontaktanschlussfläche 8 gebondete dargestellt sind, eine verhältnismäßig große Breite bi, b2 aufweisen. Die Breiten bi, b2 sind dabei insbesondere um ein mehrfaches größer als eine Dicke d der Bondbänder 20.
Die Kontaktanschlussfläche 8 weist in dieser Ausführungsform eine Rechteckform auf. Um über ihre ganze Breite beim Bonden auftretende Wärme aufzunehmen, sind mehrere Ausnehmungen 10 nebeneinander unterhalb der Kontaktanschlussfläche 8 angeordnet. Auf diese Weise lässt sich die Wärme beim Bonden mehrerer nebeneinander gebondeter Bondbänder, von denen auch drei oder mehr vorgesehen sein können, aufnehmen.
Figur 3 zeigt eine Kontaktieranordnung 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Diese unterscheidet sich von der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform dadurch, dass zumindest eine elektrisch leitende Lage 14 im Verdrahtungssubstrat 2 vorgesehen ist. In der gezeigten Ausführungsform liegt auf der Unterseite 6 des Verdrahtungssubstrats 2 nicht die elektrisch leitende Lage 14 frei, sondern ein elektrisch isolierendes Material.
In der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform reicht die metallgefüllte Ausnehmung 10 bis auf die elektrisch leitende Lage 14 und kontaktiert diese. Auf diese Weise wird die elektrisch leitende Lage 14 ebenfalls zur Abfuhr und Spreizung von Wärme verwendet. Abhängig vom Layout des Verdrahtungssubstrats 2 kann es jedoch auch vorteilhaft sein, einen elektrischen Kontakt zwischen der metallgefüllten Ausnehmung 10 und der elektrisch leitenden Lage 14 zu vermeiden. In einem solchen Fall endet die metallgefüllte Ausnehmung 10 oberhalb der elektrisch leitenden Lage 14.
Figur 4 zeigt eine Kontaktieranordnung 1 gemäß einer dritten Ausführungsform. Diese unterscheidet sich von der in Figur 3 gezeigten zweiten Ausführungsform dadurch, dass das Verdrahtungssubstrat 2 mehrere Verdrahtungslagen 16 aufweist. Um Wärme besonders effizient abführen zu können, sind metallgefüllte Ausnehmungen 10 in jeder Verdrahtungslage 16 angeordnet und zwar derart, dass sie gestapelt unterhalb der Kontaktanschlussflächen 8 liegen. Auf diese Weise kann Wärme von der Kontaktanschlussfläche 8 aufgenommen und über mehrere Lagen abgeführt und verteilt werden.
Figur 5 zeigt eine vierte Ausführungsform der Kontaktieranordnung 1 , die sich von der in Figur 4 gezeigten dadurch unterscheidet, dass die metallgefüllten Ausnehmungen 18 nicht kegelförmig sind, sondern zylindrisch. Derartige Geometrien metallgefüllter Ausnehmungen 18 lassen sich insbesondere durch mechanisches Bohren hersteilen.
Figur 6 zeigt eine Kontaktieranordnung 1 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Gemäß dieser Ausführungsform ist das Verdrahtungssubstrats 2 aus mehreren Lagen 16, 16' gebildet, die jeweils verschiedene metallgefüllte Ausnehmungen 10, 18 aufweisen. Die metallgefüllten Ausnehmungen 10, 18 können dabei sowohl zur elektrischen Kontaktierung als auch zur Abfuhr von Wärme dienen. In der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform liegen metallgefüllte Ausnehmungen 10 an einer an der Unterseite 6 des Verdrahtungssubstrats 2 frei. Dies kann unter Umständen problematisch sein, wenn das Verdrahtungssubstrat 2 unmittelbar auf einen Kühlkörper aufgebracht werden soll, ohne diesen elektrisch zu kontaktieren. In diesem Fall kann eine isolierende Lage zwischen dem Verdrahtungssubstrat 2 und den Kühlkörper eingebracht werden.
Tieferliegende Ausnehmungen 10, 18 in den Figuren 4 bis 6 können wie dargestellt mit einem Metall gefüllt sein, sie können jedoch auch ungefüllt sein.
Die Figuren 7-11 zeigen Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Verdrahtungssubstrats 2 für eine Kontaktieranordnung 1 .
Figur 7 zeigt ein Verdrahtungssubstrat 2 mit einer Oberseite 4 und einer dieser gegenüberliegenden Unterseite 6, wobei von der Oberseite 4 aus eine Ausnehmung 22 in das Verdrahtungssubstrat eingebracht wird. Das Einbringen der Ausnehmung 22 erfolgt mittels Laserbohren, was durch den Pfeil 24 symbolisiert wird. Das Verfahren des Laserbohrens resultiert typischerweise, aber nichts zwangsläufig, in einer kegelförmigen bzw. kegelstumpfförmigen Geometrie der Ausnehmung 22.
Figur 8 zeigt das Verdrahtungssubstrat 2 nach dem Einbringen einer Metallfüllung in die Ausnehmung 22 zu Bildung einer metallgefüllten Ausnehmung 10.
Figur 9 zeigt das Verdrahtungssubstrat 2 nach dem Aufbringen einer weiteren Lage 2‘ auf die Oberseite 4 des Verdrahtungssubstrats 2.
Figur 10 zeigt das Einbringen einer Ausnehmung 22 in die weitere Lage 2‘ von der Oberseite 4‘ aus mittels Laserbohren. In Figur 10 ist ferner gestrichelt eine innere Kontaktanschlussfläche 80, ein sogenanntes Innenlagenpad, gezeigt. Derartige innere Kontaktanschlussflächen 80 können ebenfalls in das Verdrahtungssubstrat 2 integriert sein. Figur 11 zeigt das Verdrahtungssubstrat 2, 2‘ nach dem Aufbringen einer metallischen Kontaktanschlussfläche 8 auf die metallgefüllten Ausnehmungen 10‘, 10.
Mit dem anhand der Figuren 7-11 beschriebenen Verfahren ist die Fierstellung mehrlagiger Verdrahtungssubstrate 2, wie sie auch in den Figuren 4-6 gezeigt werden, möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Kontaktieranordnung (1 ) für ein elektronisches Bauteil, aufweisend
- zumindest ein Bondband (20) zur Verbindung mit einer Kontaktanschlussfläche (8) eines Verdrahtungssubstrats (2) und
- ein Verdrahtungssubstrat (2) mit einer Oberseite (4) und einer Unterseite (6), wobei zumindest auf der Oberseite (4) des Verdrahtungssubstrats (2) zumindest eine Kontaktanschlussfläche (8) zur Kontaktierung mit dem Bondband (20) vorgesehen ist, wobei die Kontaktanschlussfläche (8) auf zumindest einer metallgefüllten Ausnehmung (10) im Volumen des Verdrahtungssubstrats (2) angeordnet ist.
2. Kontaktieranordnung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die metallgefüllte Ausnehmung (10) auf ihrer der Kontaktanschlussfläche (8) gegenüberliegenden Seite von einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckt ist
3. Kontaktieranordnung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ausnehmung (2) sich verjüngt, so dass sie insbesondere im Längsschnitt kegelförmig ausgebildet ist, wobei ihr größter Durchmesser unmittelbar unterhalb der Kontaktanschlussfläche (8) ausgebildet ist.
4. Kontaktieranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verdrahtungssubstrat (2) mehrlagig ausgebildet ist und unterhalb der Kontaktanschlussfläche (8) eine Mehrzahl übereinander angeordneter, metallgefüllter Ausnehmungen (10) im Volumen des Verdrahtungssubstrats (2) derart angeordnet sind, dass sie miteinander verbunden sind.
5. Kontaktieranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei unterhalb der Kontaktanschlussfläche (8) eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter, metallgefüllter Ausnehmungen (10) im Volumen des Verdrahtungssubstrats (2) derart angeordnet sind, dass sie miteinander verbunden sind.
6. Kontaktieranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Metallfüllung der zumindest einen Ausnehmung (10) Kupfer aufweist oder aus Kupfer besteht.
7. Kontaktieranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Oberseite der metallgefüllten Ausnehmung (10) bündig mit der sie umgebenden Oberseite (4) des Verdrahtungssubstrats (2) ausgebildet ist und/oder eine metallische Schicht, welche die Kontaktanschlussfläche (8) aufweist, zumindest die Oberseite der metallgefüllten Ausnehmung (10) bedeckt.
8. Kontaktieranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bondband (20) mit der zumindest einen Kontaktanschlussfläche (8) mittels einer Laserschweißverbindung verbunden ist.
9. Kontaktieranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Unterseite (6) des Verdrahtungssubstrats (2) durch eine elektrisch isolierende Schicht gebildet ist.
10. Halbleiterbauteil mit einer Kontaktieranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf der Oberseite (4) des Verdrahtungssubstrats (2) zumindest ein Halbleiterbauelement angeordnet ist mit zumindest einer Kontaktanschlussfläche, die mittels des zumindest einen Bondbandes (20) mit einer Kontaktanschlussfläche (8) des Verdrahtungssubstrats (2) verbunden ist.
11. Halbleiterbauteil nach Anspruch 10, wobei das zumindest eine Halbleiterbauelement als Leistungshalbleiterbauelement ausgebildet ist.
12. Elektronisches Bauteil mit einer Kontaktieranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend das Verdrahtungssubstrat (2) und zumindest ein weiteres Verdrahtungssubstrat, wobei eine Kontaktanschlussfläche des weiteren Verdrahtungssubstrats mittels des zumindest einen Bondbandes (20) mit einer Kontaktanschlussfläche (8) des Verdrahtungssubstrats (2) verbunden ist.
13. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils nach einem der Ansprüche 10 bis 12, das folgende Schritte aufweist:
- Bereitstellen eines Verdrahtungssubstrats (2) mit einer Oberseite (4) und einer Unterseite (6), wobei das Verdrahtungssubstrat (2) eine Matrix aus einem elektrisch isolierenden Material sowie darin eingebettete Leiterbahnstrukturen aufweist;
- Einbringen von Ausnehmungen (22) in das Verdrahtungssubstrat (2) mittels Laserbohrens oder mechanischen Bohrens von der Oberseite (4) aus;
- Einbringen einer Metallfüllung in die Ausnehmungen (22) zur Bildung metallgefüllter Ausnehmungen (10);
- Aufbringen von Kontaktanschlussflächen (8) auf die Oberseiten der Metallfüllungen;
- Verbinden von Kontaktanschlussflächen eines Halbleiterbauelements oder eines weiteren Verdrahtungssubstrats mit den Kontaktanschlussflächen (8) mittels zumindest eines Bondbandes (20).
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Schritte des Bereitstellens des Verdrahtungssubstrats (2), des Einbringens von Ausnehmungen (22) in das Verdrahtungssubstrat (2) mittels Laserbohrens oder mechanischen Bohrens von der Oberseite (4) aus und des Einbringens einer Metallfüllung in die Ausnehmungen (22) mehrfach durchgeführt werden zur Bildung eines mehrlagigen Verdrahtungssubstrats (2).
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 14, wobei das Verbinden von Kontaktanschlussflächen eines Halbleiterbauelements oder eines weiteren Verdrahtungssubstrats mit den Kontaktanschlussflächen (8) mittels des Bondbandes (20) mittels Laserschweißens erfolgt.
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